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1、工程材料机械制造基础-,第八章 有色金属及其合金,机电工程学院 金工学部 王志海,第八章 有色金属及其合金(Colored Metal and Alloy),概述铝及铝合金铜及铜合金滑动轴承合金,第一节 概述,1.定义:除黑色金属(钢、铁)以外的所有 金属。,2.性能特点:具有独特的性能。,3.分类,重金属(密度3.5);Cu、Ni 等。轻金属(密度3.5);Al、Mg 等。贵重金属;Au、Ag、Pt 等。稀有金属;W、Ti、Ra、Nb 等。半金属;Si、Te、B 等。,第二节 铝及铝合金,一.铝的性能特点:密度小;导电及导热 性能好;抗大气腐蚀性好;塑性高;强 度低;无磁性;无打击火花;加工
2、工艺 性好等。,二.纯铝的分类,高纯铝 L0104,工业高纯铝 L0、L00,工业纯铝 L15,三.铝合金的分类,铝合金的分类,形变铝合金,铸造铝合金,不能热处理强化铝合金,能热处理强化铝合金,四.铝合金的热处理,退火(anneal)时效强化(ageing strengthening)回归(regression),一)退火(anneal),1.形变铝合金的退火:*消除应力,硬度 不变。*消除加工硬化,降低硬度,便于 冷塑性加工。,2.铸造铝合金的退火:消除应力;均匀成分;,二)时效强化(ageing strengthening),1.定义:在固溶处理后的合金随时间延 续而发生进一步强化的现象。
3、,2.背景资料:1906年德国 Duralumin首次发现。1910年德国A Welmer 发明并获专利。1916年用于制造飞机。1938年 Guinier Preston 建立学说。,3.原理(G P 学说):G P 区(Guinier Preston zone)也 称“富铜区”,即:在铝合金表面第一层的 铜原子成为小片状,含量增加。,4.种类,自然时效,人工时效,含4%Cu的铝合金自然时效曲线,含4%Cu的铝合金在不同温度下的 人工时效曲线,Al Cu 合金部分相图,三)回归(regression),时效组织,原淬火组织,人工时效后的铝合金没有回归现象。,五.常用的铝合金,形变铝合金(de
4、formation aluminum alloy)铸造铝合金(cast aluminum alloy),一)形变铝合金(deformation aluminum alloy),1.防锈铝合金(LF):Al Mn 通过固溶强化提高铝合金的 强度和抗蚀性(比纯铝好)。例如:LF21。Al Mg 通过固溶强化提高铝合金的 强度和抗蚀性(比纯铝轻)。例如:LF2、LF6等。,2.硬铝合金(LY):Al Cu Mg 通过时效强化提铝合金强度,但耐蚀性不高。LY1、LY11、LY12。,3.超硬铝合金(LC):Al Zn Mg Cu 通过时效强化和形成的强化相,使铝合金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。
5、LC4、LC9。,飞机主起落架,4.锻铝合金(LD):Al Mg Si Cu 具有良好的热塑性,通过固溶处理和人工时效 来提高铝合金的力学性能。LD5、LD6、LD10。,压气机叶片,二)铸造铝合金(cast aluminum alloy),铸造铝 硅合金铸造铝 铜合金铸造铝 镁合金铸造铝 锌合金,1.铸造铝 硅合金(ZL101ZL111):,活塞(裙部为铝硅合金),ZL102合金铸造组织(化染)55,2.铸造铝 铜合金(ZL201ZL203):有较高的强度、塑性及耐热性,但铸 造性能和耐蚀性较差。,铝铜合金铸造组织(化染)210,汽缸头,3.铸造铝 镁合金(ZL301、ZL302):有较高的
6、强度、韧性及耐蚀性,但铸 造性能和耐热性较差。,铝镁合金铸造组织(化染)150,鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301),4.铸造铝 锌合金(ZL401、ZL402):具有良好的铸造性,经变质处理和时效处理后,强度高,但耐蚀性差。,大型空压机活塞(ZL401),第三节 铜及铜合金,一.铜的性能特点:密度大;导电及导热 性能好;抗大气腐蚀性好;塑性高;强 度低;无磁性;无打击火花;加工工艺 性好等。,二.纯铜的分类,工业纯铜 T1T4,无氧铜 TU2,纯铜组织金相图,三.铜合金的分类,黄铜:Cu Zn,白铜:Cu Ni,青铜:除黄铜和白 铜外的所有 铜合金。,一.黄铜(brass),
7、普通黄铜(common brass)特殊黄铜(special brass),一)普通黄铜(common brass),1.黄铜的力学性能与含锌量的关系,2.黄铜的牌号,(Z)H 90,3.常用的黄铜,金奖黄铜-H90,弹壳黄铜-H70(H68),日用黄铜-H62(H59),冷凝器管,二)特殊黄铜(special brass),1.定义:在黄铜中加入Al、Fe、Si、Cr、Ni、Sn、Mn 等元素所形成的合金。,2.牌号:,H Al 59-3,3.常用的特殊黄铜,海军黄铜-HSn62-1,易切削黄铜-HPb59-1,H62 1 海军黄铜金相组织图,62Cu 37Zn Sn 海军黄铜铸造组织(化染
8、)600,硅黄铜铸造组织金相图,硅黄铜铸造组织(化染)50,铅黄铜退火组织金相图,铅黄铜铸造组织(化染)70,锰黄铜铸造组织金相图,锰黄铜铸造组织(化染)25,4.黄铜的自裂与脱锌:自裂-应力腐蚀:黄铜在塑性变形后产 生较大应力,在潮湿空气中或在微 量氨的气份中发生应力腐蚀。含 锌量越高,应力腐蚀倾向越大。,脱锌-锌的电极电位远低于铜,所以在 盐水中黄铜极易发生电化学腐蚀。,5.黄铜的热处理:,去应力退火:在200300左右退 火,提高塑性和弹性极 限,消除应力腐蚀。,再结晶退火:在500700左右退 火,消除加工硬化,恢复 塑性。,二.青铜(bronze),普通青铜(锡青铜)(tin bro
9、nze)特殊青铜(无锡青铜)(tin free bronze),青铜牌号的表示方法,Z Q Sn10 1,一)锡青铜(tin bronze),锡青铜铸造组织金相图,锡青铜铸造组织(真空镀膜)53,二)特殊青铜(无锡青铜)(tin free bronze),1.硅青铜:QSi3 1,2.铝青铜:QAl7,3.铍青铜:QBe2;具有非常好的力学 性能。用于制造重要、精 密、高温、高速下工作的 零件。,第四节 滑动轴承合金(bearing alloy),一.定义:,工件体,轴,轴瓦,二.性能要求:1.在工作温度下,应具有足够的抗压强 度、疲劳强度和高的耐磨性。2.具有足够的塑性与韧性。3.具有较小的
10、摩擦系数。4.具有良好的磨合性。5.具有良好的抗蚀性。6.具有良好的导热性。7.具有较小的膨胀系数。8.具有良好的抗咬合性。,各类型轴瓦,三.组织要求:,1.在高速中、低载荷情况下,用软基体 上分布硬质点组织的材料。,锡锑轴承合金(锡基巴氏合金),Z Ch Sn Sb11 6,锡基轴承合金组织金相图,锡基轴承合金组织(SnSb+Cu Sb+基体,溅射)52,铅基轴承合金组织金相图,铅基轴承合金组织(Sn,Cu3Sb,Pb-Sb 共晶体)52,2.在高速重载荷情况下,用硬基体上分 布软质点组织的材料。,铝基轴承合金:ZChAlSb4 1,铜基轴承合金:ZCuPb30 ZCuSn10P1,巴氏合金轴瓦,内燃机轴瓦,本章的作业,P 191 2.7.8.,欢迎进入第九章学习内容,
